- Trumpova administratíva nedávno oznámila zavedenie 30% clo na importované solárne panely, čo môže spomaliť rozvoj veľkých solárnych fariem v USA.
- Na kompenzáciu týchto zvýšených výdavkov, môžu solárny inžinieri použiť zrkadlá pre zvýšenie množstva slnečného svetla dopadajúceho na panely.
- Nedávne štúdie zistili, že to môže značne zvýšiť výkon solárnej energie.
Klesajúce výdavky v solárnej energii viedli v poslednej dekáde k explozívnemu nárastu v použití rezidenčných, komerčných a takzvaných utility-scale projektov solárnej energie (pozn. Prekladateľa – utility-scale na rozdiel od prvých dvoch segmentov solárneho trhu má za účel predávať elektrickú energiu, ktorá bola vyprodukovaná solárnymi panelmi, zatiaľ čo prvé dva segmenty majú za účel získať elektrickú energiu pre vlastnú spotrebu).
Podielové náklady solárnej elektriky pri použití imporotvaných panelov (to je podiel všetkých nákladov na celkovú produkciu elektriky počas celej životnosti panelov) klesli tak veľmi, že sú nižšie než podielové náklady iných zdrojov, ako napríklad uhlie a podobne.
Avšak Trumpova administratíva 22. januára oznámila 30%-né clo na dovoz solárnych panelov do USA. Očakáva sa, že toto rozhodnutie spomalí rozvíjanie veľkých solárnych fariem v USA a tiež mieru nárastu pracovných miest v oblasti solárnej energie (ktorá rastie 12 krát rýchlejšie ako zvyšok ekonomiky). Clo zvýši podielové náklady na solárne panely o zhruba 10 až 15 centov na jeden watt elektrickej energie. To by mohlo znížiť podielové náklady tzv. „utility scale“ zariadení, ktoré dosiahli cenu pod 1 dolár za watt, teda o 11 percent.
Súvisiace: Nemecko počas Vianoc platilo ľuďom za využívanie elektrickej energie
Clo by mohlo viesť Čínu a iné krajiny odvolať sa na Svetovú Obchodnú Organizáciu (WTO). Ale môžu inovácie v solárnej energii kompenzovať clo?
V mojom výskume som zistil, že jedna solárna technológia – predtým široko ignorovaná kvôli lacnej fotovoltaike – môže zažiť svoj návrat: obyčajné zrkadlo, alebo podporný reflektor, ako sa nazývajú v technickej literatúre.
Zachytávanie stratenej energie
Väčšina snáh inžinierov na zníženie nákladov energie sú zamerané na zvýšenie efektívnosti solárnych článkov, ktoré by za štandardných testovacích podmienok produkovali zvýšené množstvo wattov na jeden panel. Toto je väčšinou dobrý prístup, ale výhoda je znižovaná veľkým clom, ktoré cenu solárnych panelov zvyšuje.
Počas práce s mojim tímom v Kanade sa ukázalo, že používanie zrkadiel na ožiarenie panela, väčším množstvom slnečných lúčov môže ich výkon značne zvýšiť. Reflektory sú umiestnené oproti solárnemu panelu tak aby odrážali lúče priamo na panel. Svetlo, ktoré na dopadne je odrazené späť na panely a produkuje viac elektriky.
V článku publikovanom v Journal of Photovoltaics, sme prostredníctvom simulácie ukázali, že optimalizovaný systém môže dosiahnuť nárast až 30%.
My sme zamerali náš výskum radšej na systém ako na individuálne panely, zväčša pre to, že súčasné rozloženie pozemných solárnych panelov je plytvaním miesta a stratou vzácnych slnečných lúčov. Ikonické ploché panely inštalované na solárnych farmách sú od seba oddelené aby sa zabránilo vzájomnému tieneniu.
Ako slnko svieti na typické solárne farmy a posiela tak elektriku do siete, slušné množstvo slnečnej energie je stratené tým že dopadá na zem medzi panelmi. V minulosti existovali snahy pestovať na týchto miestach plodiny a je to známe ako agrivoltaika. Avšak reflektory zachytia časť tejto stratenej energie zo slnka.
Použitie CGI pre solárne simulácie
Takéto podporné reflektory, tiež známe ako zrkadlá alebo rovinné koncentrátory, nie sú široko používanými v dôsledku obáv o záruky. Bežne sa na solárne panely dáva záruka 20-30 rokov, ale za striktných podmienok určených na základe testov životnosti, uskutočnenými výrobcom.
Avšak, keď na panel nasmerujete viac slnečných lúčov, sú tu väčšie teplotné výkyvy a nerovnomerné ožiarenie. Staršie jednoduché optické simulácie nesprávne predpokladali efekt, ktorý strašil výrobcov zlyhaním modulov. Takže kvôli neistote ohľadne potenciálneho prehrievania, použitie reflektorov, v súčasnom prostredí záruku na solárne panely ruší.
My sme našli cestu ako presne predpovedať dopad na reflektory, cez vyžitie simulácie obojsmernej distribučnej funkcie odrazu svetla (BDRF). Táto fráza je veľmi obsažná, avšak ironicky väčšina z nás je zvyknutá neustále sa stretávať s jej použitím. BDRF je pravidelne používaná vo filmoch a videohrách pre vytvorenie realistickejších, počítačovo vytvorených snímok (CGI) postáv a scén.
Toto funguje aj pre naše potreby, pretože BDRF rovnica opisuje ako sa odráža svetlo od nerovných povrchov a predpovedá ako sa svetlo rozptýli, čím vytvára nepriame osvetlenie a tiene. Toto je presne to, čo je potrebné pre riadne predpovedanie dopadu “neperfektných“ zrkadiel, namontovaných pred solárne panely.
Vytvorili sme BDRF model na predpovedanie toho, v akých objemoch slnečného svetla sa odrazí od reflektoru a kde bude svietiť na panely. Skutočné povrchy sa nie vždy správajú ako perfektné zrkadlá, ktoré perfektne odrážajú svetlo, aj keď tak vyzerajú, takže sme aplikovali BDRF model na tieto materiály, ktoré skôr svetlo rozptyľujú.
Dobrou správou je, že sme zistili, že prehrievanie sa stáva oveľa zriedkavejšie než sa podľa jednoduchých optických modelov predpokladalo. Keď sa ukázalo ako reflektory rozptyľujú svetlo – ako funkcia vlnovej dĺžky, začali sme používaním reflektorov so solárnymi panelmi podstupovať risk a taktiež ukazovaním nárastu výkonu solárnych systémov.
To najdôležitejšie. Testovali sme tento model na skutočných paneloch. Experimentovali sme na Kanadskej Open Solar Outdoors Testing Field v Kingstone, v Ontáriu.
Súvisiace: Trump “nezabil“ popularitu v oblasti obnoviteľnej energie
Výsledky boli pútavé. Najskôr sme testovali reflektory s panelmi, ktoré v tej oblasti neboli v optimálnom uhle na zachytávanie solárnej energie. V takom nastavení a so štandardnými panelmi nárast vo vygenerovanej solárnej elektrike dosiahol 45 percent. Dokonca s panelmi nastavenými optimálne sme dosiahli nárast o 18 percent a simulácia ukázala, že s lepšími reflektormi to môžeme dotiahnuť až na 30 percent.
V súčasnosti reflektory nie sú v solárnych projektoch developermi veľmi využívané, čiastočne pre to, že cena panelov výrazne klesla. Bolo lacnejšie a jednoduchšie pridať viac panelov do zariadenia, než zvyšovať ich výkon reflektormi.
Ale aktuálne z dôvodu realizácie cla, možno solárny priemysel bude chcieť preskúmať reflektory opäť. Veľký nárast výkonu na systémovej úrovni by mohol výrazne zmeniť usporiadanie panelov na farmách, práve počas aktuálneho obdobia umelo nafúknutých cien panelov zo zahraničia.
Preložil: Filip Šilák
( AK by niekoho bavili preklady podobných “finančných článkov” pre komunitný projekt, nech sa Nám ozve na Facebook do správy )
Zdroj: Academia.edu
Facebook komentár